分析电流互感器安装位置和方向对继电保护功能的影响李腾飞

分析电流互感器安装位置和方向对继电保护功能的影响李腾飞

李腾飞

（国网湖北省电力公司检修公司湖北省武汉市430000）

摘要：在电力运行过程中，继电保护起着至关重要的作用，当电力系统发生故障时，能够及时地切除故障元件，保护元件免受损坏，保证电力系统的安全、可靠运行。而电流互感器对继电保护功能发挥重要的作用，依靠互感器才能取得继电保护电气量，而且一次设备的控制也要依靠继电保护来完成，电流互感器的安装位置对继电保护功能有较大的影响。本文首先探讨了继电保护与电流互感器之间的关系，第二部分分析了电流互感器安装位置对继电保护功能的影响，最后以500kv为例，进一步探讨了电流互感器安装位置和方向对继电保护功能的影响。

关键词：电流互感器；安装位置；继电保护；影响

稳定的电力供应是泵站安全运行的基础保障，近年来随着我国经济的发展和科技的进步，国民经济对电力系统的依赖性越来越强，因此电力企业的发展机遇与挑战并存。随着我国电力产业的不断发展，继电保护问题开始受到人们的关注，在继电保护过程中，电流互感器的安装位置会对继电保护功能造成较大的影响，因此对电流互感器安装位置与继电保护功能之间关系的研究是十分有意义的。

1继电保护与电流互感器之间的关系

为了确保电力系统的安全、经济运行，需要对设备的运行状况进行实时的监控和测量。作为电力继电保护系统的重要组成部分，电流代表了电流互感器的运行特性，它直接关系着继电保护装置的运行可靠性。在电流互感器的安装过程中，虽然在设计图纸中没有体现出电流互感器一次侧极性端的安装位置标准，但是在实际的安装中我们要确保CT一次侧极性的正确安装，以免引起主变差动保护误动，导致事故停电范围扩大。有相关研究者通过实际操作证实了电流互感器安装位置会影响继电保护功能，电流互感器的安装位置决定了电流互感器转换电流的性质和继电保护装置的正确动作，电流互感器安装位置的偏差会导致出现差动保护，若接入一个节点各支路CT极性没有问题，那么在差动保护区出现区外故障的情况下，差动电流为零。一般情况下，测量和保护装置不能直接接入一次高压设备，要按一定的比例将一次系统的大电流变换成小电流，以便供测量仪表保护装置使用，而电流互感器就能实现这个功能，而且该装置根据电流互感器二次电流的大小和变化情况来做相应的动作。

2电流互感器安装位置对继电保护功能的影响

电流互感器转换电流的性质和继电保护装置的动作都是由电流互感器在电力系统中的安装位置来决定的，正确的安装位置是保证继电保护装置正确动做的基础，如果电流互感器的安装位置有误，则会造成继电保护装置的误动或拒动，电力系统的安全运行得不到有效的保障。图1所示为不同的安装位置的出线图：

从上图的两条线路出线图可以看出，出线Ⅰ电流互感器安装在了出线断路器和-2隔离开关中间的位置，出线2电流互感器安装在-1隔离开关和出线断路器的中间部位。通过对比可以看出，两条出线的保护配置是一致的，都是有母差保护、电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护以及过负荷保护等。在断路器与电流互感器之间位置出线故障的情况下，则出线Ⅰ线路上的保护装置会被启动，由于母线差保护动作的时限较短，因此母线差保护先动作，跳开母线上的全部断路器，这样一来，故障就被有效地切除了。对于出线图2来说，由于电流互感器保护的线路侧是故障的发生位置，超出了母差保护的范围，所以此时母差保护不会被启动，这时线路上的电流保护会启动，动作出口跳开线路2上的断路器，通过此方式故障被切除。

通过对比分析可以看出，两条线路的故障性质基本相同，而且故障点也是一样的，但是二者所作出的动作结果是不同的，出线图1主要是在母差保护的作用下切除故障，但是母线上其余的没有出现故障的线路也会被切除，尽管故障得以切除，但是停电影响的范围增大；出线图2电流保护发挥了作用，只是发生故障的线路被切除，对其他线路没有产生影响。由此可以看出，线路2既能切除故障，造成的影响单位小，所以线路2电流互感器安装位置更为优越。但是在实际的运行中，故障发生点具有不确定性，若故障的发生位置为线路2中的电流互感器与断路器之间，那么已经超出了母差保护的动作范围，所以要依靠电流保护，线路2实施完电流保护动作后，线路2的断路器会跳开，在此情况下的故障点并没有切除，所以还需要母线进线断路器后备保护动作切除故障，故障时间就会被延长，这样一来电气设备需要长时间内承受故障。

在图2的一次系统图中，在变压器和高、低压侧电流互感器之间安装有电流互感器，而图3中的电流互感器安装的位置为断路器外侧两个开关之间。两个主变电流互感器具有相同的配置。

在图2、图3中，如果-3隔离开关与高压断路器之间发生故障时，由于变压器系统1故障超出了差动保护范围，所以不能通过差动保护，需要在主变电流的保护作用下将高、低压断路器切除，这种方式的动作实践较长；而主变系统2的故障发生位置可以通过主变差动保护进行故障的切除，而且动作比较迅速，需要的时间少，对系统的其他设备不会造成影响。因此对比两种主变系统可以看出，主变系统2更具优势，其具有较大的差动保护范围，但是存在的不足是出现保护误动的几率较大。

3以500kv为例电流互感器安装位置对继电保护的影响

如下图所示为500kv变电站3/2开关的接线图，图中的第5串为不完整串，第一串是线路的变压器串，第二串为线线串。

3.1变TA的P1朝向及二次绕组套装位置的影响分析

图5所示，在5021TA出现外绝缘闪络的情况下，故障点的位置在保护动作的区域内，此时南I回线两端的线路就会做出保护动作，对侧开关以及本侧5021、5022都会发生跳闸，这样一来故障就得到解除。在图6中，5021TA的P2侧朝向I母线侧，当出现外绝缘闪络时，由于故障点在I母线保护范围内，所以母线发出保护动作，但是故障的切除较慢，南I回线和500kVI开关会向故障点提供电流。因此3/2开关接线的边开关的TA、PI需朝向本母线侧。

3.2中TA的PI朝向及二次绕组套装位置的影响分析

当外绝缘闪络出现时，5022TA的故障点就位于西线线路保护动作范围内，则本侧的5022和5023就会发生跳闸，对侧的开关也会跳闸，但是还需要5022开关的死区保护才切除故障，这样一来故障的范围就会增大，影响的区域扩大，并且增加了故障切除的时间，不利于系统的稳定运行。5022TA的P2侧朝向Ⅱ母线侧，当其出现外绝缘闪络时，故障位置在南I回线保护区域范围内，故障可以在短时间内被切除，因此3/2开关接线的中开关的TAP1侧应该朝向中开关，这样能够减少TA与中开关间的死区，缩短故障切除时间，使TA外绝缘闪络快速被切除。

4结束语

电流互感器在机电保护中发挥至关重要的作用，其不同的安装位置也会对继电保护功能造成一定的影响，不同的安装位置有自身的优缺点，因此在实际的运行中，要根据变电所的实际位置、周围环境、故障发生的概率以及系统运行方式等诸多因素来综合考量，还要充分考虑到故障对设备和系统造成的影响和范围等因素，再选择合适的安装位置和朝向，尽量减少故障时间，降低影响区域，确保系统的稳定运行。

参考文献：

[1]黄政，王正洪。关于水电厂变压器电压调整方式选择的探讨[J].贵州水力发电，2010

[2]李院生；马兆龙；赵晓芬.电流互感器安装位置对继电保护功能的影响[J].水利水电技术，2014

[3]王睿博CT妥装位置错误引起主变差动保护动作原因分析[J].内蒙古石油化工，2011